Đang tải... (xem toàn văn)
Chuong 3 BG MACH LOGIC SO tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực ki...
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Giảng viên : Nguyễn Thành Thái Bài dạy : mạch Logic số 5m • Kiểm tra kiến thức: R2R3+R5 Input Clock R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Load (7 lines) SELA { 3x8 decoder MUX MUX A bus SELD OPR B bus ALU Output } SELB Chương Mạch logic số Nội dung (2m) • • • • • • Các cổng logic Đại số Boole Mạch tổ hợp Mạch tính tốn Mạch Mạch nhớ Transistor cổng logic • Transistor – Phần tử cấu tạo máy tính số ngày transistor John Bardeen Walter Brattain phát minh năm 1947 – Transistor thường sử dụng thiết bị khuếch đại khóa điện tử • Mỗi transistor có ba cực: – Cực gốc (base) – Cực góp (collector) – Cực phát (emitter) Transistor cổng logic • Cổng logic (gate) – Các transistor ghép nối lại để tạo thành cổng logic thực phép toán logic bản: NOT, AND, OR, NAND (NOT AND) NOR (NOT OR) – Giá trị logic • : mức điện áp 1,5 volt • : mức điện áp volt – Các cổng lại lắp ghép thành phần tử chức lớn mạch cộng bit, nhớ bit, v.v… từ tạo thành máy tính hoàn chỉnh Transistor cổng logic Ứng dụng Transistor cổng logic • Cấu tạo cổng NOT, NAND NOR • Ký hiệu Cổng logic (5m) • Bảng chân trị ký hiệu cổng logic • Đối với cổng nhiều ngõ vào, ngõ X=1 khi: • AND : ngõ vào • OR: ngõ vào • NAND : ngõ vào • NOR : ngõ vào Mạch • Mạch chốt SR có xung Clock – Thêm vào mạch chốt SR cổng AND nối với xung đồng hồ để điều khiển trạng thái mạch chốt thời điểm xác định – Tín hiệu vào có tác dụng xung clock=1 (mức cao) Mạch • Mạch chốt D có xung Clock – Mạch chốt SR trạng thái không xác định S=R=1 – Khắc phục cách dùng tín hiệu vào đấu nối R với S qua cổng NOT – Đây mạch nhớ bit với D ngõ vào, Q ngõ Mạch nhớ • Flip-Flop – Trong thực tế ta muốn nhớ ghi khoảng thời gian định cần thiết kế mạch xung Clock tác dụng theo cạnh (lên xuống) Mạch nhớ • D Flip-Flop – Là mạch chốt D có xung Clock điều khiển Flip-flop – Phân biệt: • Flip-flop: edge triggered • Latch: level triggered Mạch nhớ • Ký hiệu mạch chốt Flip-Flop a) b) c) d) Mạch chốt D tác động theo mức (clock=1) Mạch chốt D tác động theo mức (clock=0) Flip-flop D tác động theo cạnh lên (clock= 01) Flip-flop D tác động theo cạnh xuống (clock= 10) Mạch nhớ • Thanh ghi (Register) – Việc ghép nối nhiều ô nhớ bit tạo thành ô nhớ lớn – Ví dụ : Vi mạch 74273 gồm D flip-flop ghép nối lại tạo thành ghi bit Mạch nhớ • Ví dụ : mạch nhớ ô x bit – – – – – – A: Address I: Input data O: Output data CS: Chip select RD: Read/write OE: Output enable Write: CS=1, RD=0, OE=0 Read: CS=1, RD=1, OE=1 Mạch nhớ • Mạch đệm (Buffer) – Dùng để đọc liệu đồng nhiều đường tín hiệu đường điều khiển riêng – Sử dụng cổng trạng thái (tri-state devices) (a) Buffer không đảo (b) Khi control mức cao (=1) (c) Khi control mức thấp (=0) (d) Buffer đảo Mạch nhớ • Chip nhớ – Bộ nhớ thường gồm nhiều ô nhớ ghép lại – Ví dụ 1: Chip nhớ 4Mbit tạo thành từ 512K ô bit ma trận 2048x2048 ô bit Ghi chú: RAS:Row Address Strobe CAS:Column Address Strobe CS:Chip select WE:Write enable OE:Output enable D:Data A:Address Mạch nhớ • Chip nhớ (tiếp) – Mạch giải mã địa n bit giải mã cho 2n nhớ cần n chân tín hiệu địa – Có thể giảm kích thước giải mã n cách tổ chức thành ma trận ô nhớ sử dụng giải mã cho hàng cột riêng – Ví dụ: nhớ 16 cần bit địa tổ chức thành ma trận 4*4 cần giải mã bit cho hàng bit cho cột – Có thể ghép địa hàng cột chung chân tín hiệu giảm số chân kết nối bus địa – Nhược điểm: cần gấp đôi thời gian truy cập nhớ Mạch nhớ A3 A2 A1 A0 Word select 4-to-16 Decoder 23 RAM cell RAM cell 10 11 12 13 14 15 A3 Row decoder 2-to-4 Decoder 21 A2 20 RAM cell RAM cell Row RAM cell select RAM cell RAM cell RAM cell RAM cell RAM cell RAM cell 10 RAM cell 11 RAM cell 12 RAM cell 13 RAM cell 14 RAM cell 15 Read/Write logic Read/Write logic Read/Write logic Read/Write logic Data in Data out Read/ Bit Write select Data in Data out Read/ Bit Write select Data in Data out Read/ Bit Write select Data in Data out Read/ Bit Write select Data input Read/Write Read/Write logic Data in Data out Read/ Bit Write select RAM cell 1 RAM cell Data input RAM cell X X X X Column select Data output Column 2-to-4 Decoder decoder with enable 21 20 Enable Read/Write Chip select A1 A0 Chip select Data output Mạch nhớ • Chip nhớ (tiếp) – Ví dụ 2: Chip nhớ 512Mbit = bank 128Mbit • Ma trận 13 bit hàng * 12 bit cột * nhớ bit • Ma trận 13 bit hàng * 10 bit cột * ô nhớ 16 bit Mạch nhớ • Tổ chức nhớ – Bộ nhớ thường gồm nhiều chip nhớ dung lượng nhỏ ghép lại – Dùng mạch giải mã địa để chọn chip truy cập – Ví dụ: Bộ nhớ 1KB gồm chip 256B ghép lại Câu hỏi ... thức: R2R3+R5 Input Clock R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Load (7 lines) SELA { 3x8 decoder MUX MUX A bus SELD OPR B bus ALU Output } SELB Chương Mạch logic số Nội dung (2m) • • • • • • Các cổng logic Đại... Transistor cổng logic • Cổng logic (gate) – Các transistor ghép nối lại để tạo thành cổng logic thực phép toán logic bản: NOT, AND, OR, NAND (NOT AND) NOR (NOT OR) – Giá trị logic • : mức điện... NOR : ngõ vào Cổng logic (2m) • Bảng chân trị cổng OR AND ngõ vào Transistor cổng logic • Một số vi mạch họ 7400 Đại số Boole Đại số Boole dựa biến logic phép tốn logic • Biến logic có giá trị